光纤配线箱在智能变电站中的应用

光纤配线箱在智能变电站中的应用

0光纤串联及敷设的难点网络信息技术是智能区块网络的一项重要技术之一。根据iec61850标准，将区块划分为三个管理系统。它通过100mbps高速数字通信网络而成，并采用具有高速通信的光纤网络连接取代传统的“硬线”控制电缆。这将意味着光缆将在智能变电站得到大规模的应用。按照常规的光缆联接方式,将带来以下弊端:(1)以大量光缆取代传统电缆,智能变电站简化联接,节约材料设备的优势无法体现。(2)因光缆数量繁多,对光缆敷设路由无法进行统筹安排,造成冗余配置的网络联接光缆在敷设时采用同一个路由,从而降低了网络通信的可靠性。(3)大量光缆分散敷设,需要大量的电缆沟,土建工程量及光缆敷设工作量均较大。(4)电缆沟中敷设的光缆过多,对防火等安全措施要求较高。(5)网络物理结构复杂,运行维护工作量巨大,不利于迅速排查故障。鉴于以上问题,按照常规的光缆联接方式已经不能满足智能变电站的需求,因此有必要对光缆的联接及敷设方式进行研究。本文考虑光纤配线箱作为该项技术的重要承载设备,用于光缆终端的光纤熔接、光连接器安装、光路的调接、多余尾纤的存储及光缆的保护等,从而方便地实现光纤线路的连接、分配和调度,有利于合理分配光纤,管理光纤,做到光纤布线的科学化。通过引入光纤配线箱对智能变电站内光缆进行布线和管理,通过对相同类型相同去向的光缆进行整合,不仅大大的减少光缆的数量、长度,经济性优,同时减少了光缆敷设的工作量,光缆布线更加清晰有序,便于管理和维护,大大提高了整个智能变电站网络通信的可靠性。1光纤选型要点(1)光纤选择。光纤按光传输模式分:单模光纤和多模光纤。多模光纤(MultiModeFiber):中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/km的光纤2km时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几km。单模光纤(SingleModeFiber):中心玻璃芯很细(芯径一般为9μm或10μm),只能传1种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。由于变电站内光纤通信距离较短,均不会超过500m,多模光纤足以满足要求;同时考虑多模光缆及其接口价格便宜,因此智能变电站除保护采用单模光纤外,其余均采用多模光纤。(2)光缆选择。智能变电站光缆选择应考虑环境温度、敷设环境、防鼠咬、防火等因素。为减少户外光缆穿管,减少槽盒敷设;变电站内统一采用铠装多模非金属加强芯阻燃光缆。具体型号可为GYFTZY53-XA1b,X代表芯数。光缆芯数选择,除考虑芯数满足要求外,还应考虑预留足够的备用芯,以避免光缆某芯断开后重新熔接,而不是通过更换尾纤跳线接头;因此每根光缆要求至少预留2芯备用芯,备用芯数宜为10%。全站光缆的种类不宜过多,因此建议主要采用4、8、12芯光缆。由于继电保护人员基本均为刚接触光缆,光缆采用全色谱方案,见图1。(3)尾缆选择。为减少光纤的熔接量,户内统一采用尾缆联接,方便更换。可以有效避免光缆熔点损坏熔接困难等问题。考虑铠装尾缆与普通尾缆价格相当,尾缆采用小型的铠装尾缆,以避免鼠咬、抗拉等引起光缆断裂。(4)光纤接口类型。光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的硅基光纤的单模、多模连接器,还有其它如以塑胶等为传输媒介的光纤连接器;按连接头结构形式可分为:ST、SC、FC、MT-RJ、MU、LC等各种形式,变电站光纤接口类型过多,存在以下问题:(1)会导致变电站尾缆型号增加,不便于订货。(2)备品备件型号增加,不便于运行维护。(3)增加尾缆的数量,室内尾缆由于接头型号不一致,无法共缆。(4)增加电缆沟的截面。在智能变电站中一般常用的接口类型有ST、LC及SC3种。ST接口用于变电站内可方便现场制作,使尾缆整体布线美观;而LC接口体积小,发热量小,同一装置上可布置的接口数量更多,对于多间隔的保护如母线保护等具备一定的优势。因此建议智能变电站全站宜统一采用ST接口,而对于多间隔保护也可采用LC接口。2优化配置遵循了原则需要配置光纤的方案(1)光缆常规联接方式。以220kV线路间隔为例,按光缆不同的用途、去向各引1根独立光缆,如图2所示。二次设备室至户外控制柜需引接6根光缆。由图2可知,220kV一个间隔需7根4芯光缆。110kV系统由于保护为单套配置,所以每个间隔仅需5根光缆。(2)常规光缆联接方式存在的问题。从以上统计可知,若采用传统的光缆联接方式,存在以下弊端:(1)以大量光缆取代传统电缆,智能变电站简化联接,节约材料设备的优势无法体现。(2)因光缆数量繁多,对光缆敷设路由无法进行统筹安排,造成冗余配置的网络联接光缆在敷设时采用同一个路由,从而降低了网络通信的可靠性。(3)大量光缆分散敷设,需要大量的电缆沟,土建工程量及光缆敷设工作量均较大。(4)电缆沟中敷设的光缆过多,对防火等安全措施要求较高。(5)网络物理结构复杂,运行维护工作量巨大,不利于迅速排查故障。(3)光缆优化整合的可行性。光缆是否可以进行整合,主要考虑以下几个方面:(1)全站除保护外均采用多模光缆,采用62.5/125μm二氧化硅系渐变型多模光纤;具备整合的条件。(2)通过实际测试,光纤增加1个熔点,损耗很小,可以忽略不计,光损耗可以满足要求。(3)现有变电站保护通信接口装置均采用光纤转接屏跳纤,为智能变电站光缆优化整合提供经验。(4)光缆断缆不会对二次设备安全运行造成影响。同一间隔内任一光纤芯断开,本间隔均无法运行,而且光缆断缆装置会发出装置告警信号,通知运行人员处理。综上所述,将多根光缆整合为1根光缆完全可行。(4)光缆优化整合方案。光缆优化整合方式总体思路:以间隔为单位,将继电器小室到配电装置的光缆根据双重化原则分别汇总成2根光缆,分别连接到2个相互独立的光纤配线箱(ODF)引至配电装置现场,与智能单元和合并单元连接;继电器小室内的设备、配电装置现场设备之间通过跳纤连接。具体接线详见图3。通过上述优化整合,变电站可按间隔为单位,220kV及以上电压等级间隔、220kV主变各侧及110kV以下保护按双重化配置原则配置的每个间隔宜按双重化原则设置两根光缆;110kV及以下电压等级保护按单重化设置的宜设置1根光缆,其余接线通过尾缆联接。(5)经济效益分析。通过上述分析,光缆优化整合前后,220kV间隔光缆由7根整合为2根,光缆长度约减少71%;110kV间隔光缆由5根整合为2根,光缆长度约减少60%。由于光缆数量减少,电缆沟可相应减小或改为埋管方式,因此经济效益明显。3光纤配线架的选型光纤配线架(ODF,OpticalDistributionFrame)用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配,可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。光纤配线架的型号较多,智能变电站在设计选型时应考虑光纤配线架的纤线容量,层数,接口类型,并便于运行维护。纤线容量,层数根据具体需求确定,接口类型宜统一采用ST接口。光纤配线架宜按柜体设置,每面柜设置1~2个光纤配线箱。4尾缆的整合方案(1)本文通过对各种类型的光缆进行比较,建议智能变电站统一采用铠装多模非金属加强芯阻燃光缆。具体型号为GYFTZY53-XA1b。X代表芯数,分别选择4芯、8芯、12芯。(2)智能变电站室内尾缆采